L’idée des laboratoires corticaux: intelligence artificielle faite avec de vrais neurones

Un peu isolé entre les smartphones et les antennes 6G, au Mobile World Congress à Barcelone cette année, il y avait aussi le petit stand de Laboratoires corticaux. Alors que sous les projecteurs, ils ont mis fin aux robots et aux voitures électriques Superveloci, la startup australienne n’avait qu’une série de boîtes blanches et vertes, qui pourraient cependant marquer un tournant dans l’histoire de l’informatique. Ou dans l’histoire et c’est tout.

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Un ordinateur vivant
Fondée à Melbourne en 2019 par le docteur Hon Weng Chong (PDG) et par le chercheur Andy Kitchen, la startup construit Ordinateurs vivants, Où les circuits en silicium et les neurones humains cultivés travaillent ensemble.

L’idée est simple: Au lieu de simuler un cerveau humain sur une puce de silicium, utilisez de vraies cellules biologiques telles que le “matériel” d’un ordinateur. Réseaux de neurones, en bref, mais de vrais neurones. Dans les premières années, l’équipe des laboratoires corticaux – composée d’experts en neurosciences et en informatique – a développé des prototypes dans lesquels Les neurones de souris et de neurones humains dérivés de cellules souches ont augmenté sur des micropuces avec des milliers d’électrodes. Ces électrodes agissent comme un pont entre le monde biologique et numérique: ils peuvent stimuler électriquement les neurones et enregistrer en même temps l’activité électrique produite par le réseau de cellules cérébrales. De cette façon, les neurones entendent Signaux de l’ordinateur et peut réagir, permettant une toute nouvelle communication bidirectionnelle.

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Pong
En 2021, la société a démontré le potentiel de cette approche: avec un jeu, comme cela s’est produit d’autres fois dans l’histoire de l’IA. Pas les échecs, mais Pongce genre de tennis électronique où vous devez faire rebondir une balle entre deux raquettes. Scientifiques des laboratoires corticaux Ils ont réussi à enseigner à un groupe de neurones humains à jouer Pongsimplement en les connectant à une simulation du jeu et en leur fournissant du temps réel. Les neurones, stimulés avec des impulsions tels que l’entrée et récompensés lorsqu’ils ont obtenu le résultat correct, ont changé leurs connexions pour améliorer les performances, se comportant de manière similaire à l’intelligence artificielle organique. Cette expérience a été publiée dans le magazine Neurone Et c’est une étape importante envers le So-appelé «Intelligenza biologica sintetica» (Synthetic Biological Intelligence, SBI)une forme d’intelligence artificielle basée sur des cellules vivantes au lieu du transistor. La même recherche a inspiré deux artistes australiens, Guy Ben -ary et Nathan Thompson, pour la création de Musique pour l’interprète de substitution. Dans le Performance, présentée à la Biennale de la musique de Venise en 2023, un vrai musicien a interagi avec un réseau de neurones construit avec les cellules souches d’Alvin Lucier, Maître de l’Avant-Garde américaine décédé deux ans plus tôt.

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À vendre
L’expérience du Pong est servi de base pour concevoir le premier Ordinateur commercial biologique Dans le monde, le CL1, lancé précisément au Mobile World Congress à Barcelone. Le premier spécimens sera Disponible d’ici juin 2025, produits sur ordination au prix indicatif de 35 000 $ (environ 32 000 euros). Cl1 est Un bio-ordinateur “clé en main” où les neurones en direct sont intégrés à l’électronique dans un système auto-tenduune sorte de “corps dans une boîte” avec tout ce dont vous avez besoin pour survivre. À l’intérieur de Cl1, en fait, les cellules cérébrales humaines dérivées de cellules souches sont cultivées sur une puce de silicium équipée d’un grill à microélectrode. Ces neurones vivent immergés dans une solution nutritionnelle et reçoivent un support vital constant de la machine: l’appareil comprend des pompes, des capteurs pour surveiller la température et le pH, le contrôle du gaz et d’autres systèmes qui gardent les cellules dans la vie et travailler au moins jusqu’à six mois.

Grâce à un écran tactile, il est possible de surveiller l’état du système tel que la température, les niveaux d’oxygène et l’activité électrique des neurones à ce moment; Tout le traitement a lieu à bord, grâce au réseau de neurones vivant qui s’auto-organisé et apprend des stimulations reçues. Le chercheur peut interagir avec le bio-ordinateur via une plate-forme logicielle spéciale appelée Système d’exploitation d’intelligence biologique (BIOS), qui crée un monde simulé pour les neurones (par exemple, un jeu ou un ensemble d’entrées sensorielles) et traduit les réactions des cellules en sortie utiles dans le monde numérique. Le bios agit comme Pont entre l’esprit biologique et le logicielvous permettant de programmer les neurones sans écrire de code, mais façonner les stimuli et l’environnement virtuel dans lequel ils opèrent. Le système est interactif: vous pouvez connecter des caméras, des capteurs, des bras robotiques ou d’autres appareils via des ports USB et réseau, afin que le copeau de cerveau Il peut recevoir des informations de l’extérieur, en tant qu’images d’un appareil photo, et commander des actionneurs, par exemple en déplaçant un bras robotique.

Cortical Labs explore des concepts tels que le Cerveau viable minimalc’est-à-dire le Travail minimum du cerveau: Comprendre quelle est la complexité minimale des neurones nécessaires pour obtenir un comportement intelligent. D’un autre côté, travaille sur des dieux serveur contenant plusieurs unités CL1 connectées ensemble, afin de créer un Groupe de réseaux de neurones vivants Pour faire face à des problèmes plus complexes avec une plus grande puissance de calcul.

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Efficacité
Un aspect crucial de l’ordinateur biologique est leefficacité énergétique de ces systèmes par rapport aux contreparties numériques. Le cerveau humain est un organe notoirement de la consommation (environ 20 watts pour faire fonctionner quelque chose comme 86 milliards de neurones). De même, je mini-cerveau Des laboratoires corticaux nécessitent très peu d’énergie pour traiter les informations par rapport au supercalculateur de l’intelligence artificielle. Un rack avec 30 unités CL1 consomme approximativement 850–1000 watt (un peu plus d’un ordinateur de bureau normal pour chaque unité), tandis que La formation d’un modèle d’IA en tant que GPT-3 nécessite près de 1300 mégawattora d’électricité – l’équivalent de la consommation annuelle de 130 maisons aux États-Unis. Cette efficacité découle du fait que Les neurones sont intrinsèquement capables d’apprendre des modèles avec peu d’entréesoù les milliards traditionnels d’opérations GPU sont broyés pour obtenir des résultats similaires. “Le neurone est l’auto-programmation, infiniment flexible et le résultat de 4 milliards d’années d’évolution: ce que les modèles de l’IA essaient d’imiter avec d’immenses ressources, nous l’avons déjà à l’origine”.

Comme cela se produit avec l’ordinateur quantique, Cortical Labs a pensé qu’il a bien pensé à offrir leur bio-ordinateur Aussi dans le nuagedécomposant les barrières d’accès. En fait, tous les ateliers ne pourront pas acheter physiquement un CL1; Par conséquent, la société propose un modèle Wetware-as-a-Service (WAAS)littéralement “Les neurones comme service“. À travers la plate-forme Nuage corticalles utilisateurs peuvent Temps de calcul du loyer sur les neurones Remote, en envoyant votre code et ses entrées au système biologique via Internet et en recevant en réponse les données traitées par les cellules. Un chercheur de l’autre côté du monde pourra apprendre une tâche ou tester une molécule sur le tissu neuronal au mini-cervello sans avoir à gérer un laboratoire biologique complexe et coûteux.

La tête dans les nuages
Dès le début, la mission des laboratoires corticaux était clair: démocratiser cette technologie et la rendre accessible aux chercheurs et aux innovateurs du monde entiersans équipement spécialisé coûteux. Comme le souligne le PDG Hon Weng Chong, l’objectif à long terme n’est pas seulement d’obtenir des résultats dans le laboratoire, mais de fournir une plate-forme que d’autres scientifiques peuvent facilement utiliser pour créer de nouvelles découvertes et applications pratiques. Cl1 est Un point de départmais le potentiel est énorme: “Le véritable impact sera vu lorsque chaque chercheur, universitaire ou innovateur construira quelque chose au-dessus de cette plate-forme”, dit-il. Le bio-ordinateur des laboratoires corticaux pourrait redéfinir la façon dont les médicaments sont développés, rendre les nouveaux types d’intelligence artificielle possible et donner vie aux machines capables de Apprenez du monde réel d’une manière organique. Et donc, entre une couverture de téléphone portable et un smartphone-fotocamera, à Barcelone, nous avons peut-être été témoin à l’aube d’une nouvelle ère dans laquelle ordinateur e cerveau Ce sera des termes interchangeables et dans lesquels le calcul biologique deviendra une partie intégrante de l’informatique de demain.

Bien sûr, la complexité d’un cerveau biologique complet est encore loin: les systèmes actuels (quelques centaines de milliers de neurones) sont comparables à un cerveau très primitif. Mais si la technologie s’améliore rapidement, les problèmes que les bio-ordinateurs soulèvent restent sans réponse: qui appartient au droit d’auteur sur l’invention d’un réseau neuronal? Est-il légal d’utiliser des cellules de personnes décédées? Et surtout, il peut un ensemble de cellules in vitro développer une certaine forme de conscience o sensibilité? Les laboratoires corticaux prétendent fonctionner en fonction de protocoles éthiques et réglementaires rigoureux: “chaque culture neuronale est traitée comme un matériel de laboratoire, sans entrées qui peuvent générer des expériences douloureuses”, expliquent-ils.

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